Фамилия Попелков — яркий пример того, как прозвище, данное за внешность или род занятий, закрепилось в официальном родовом имени. В её основе лежит слово «попел» — диалектный вариант слова «пепел». В русских говорах, особенно южных и западных, форма «попел» была распространена наравне с литературной «пепел» (сравните украинское «попіл» и белорусское «попел»). Человек, получивший прозвище Попел, мог быть пепельно-серым от природы — седым, бледным, либо работать с золой: печником, углежогом, золотарем, выгребавшим пепел из печей. Вторая, менее очевидная версия, отсылает к имени Попел — так в старину могли назвать ребёнка, родившегося «в пепел», то есть в несчастливый или бедный период, чтобы обмануть злые силы.

Суффикс -к- в основе Попел-к-ов указывает на уменьшительную или уничижительную форму прозвища: Попелко — «маленький пепел», «пепелок». Такая модель типична для украинской и белорусской антропонимии, где фамилии на -ко, -енко, -ук очень часты. Однако русский суффикс -ов превратил «Попелко» в стандартную русскую фамилию, означающую «сын Попелка». Географически фамилия тяготеет к западнорусским и малороссийским землям — Смоленщине, Брянщине, Черниговщине, где диалектное «попел» было в ходу. В центральной России чаще встречалась бы форма Пепелков.

Среди однокоренных фамилий — Попелов, Попелюх, Попеляев, а также украинские Попел, Попелюк, Попельнюк. Все они восходят к той же «пепельной» основе, но различаются суффиксами и региональной привязкой. Интересно, что в некоторых говорах «попел» означал не только золу, но и мелкую пыль, труху — так могли прозвать человека, занимавшегося размолом зерна или работавшего на мельнице, где постоянно висела мучная пыль. Таким образом, предки Попелковых могли быть и мельниками, и печниками, и просто людьми с бледной внешностью.